技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于松軟煤層鉆探工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種軟煤層鉆進(jìn)多翼內(nèi)凹開放式仿生降阻護(hù)孔鉆桿。

背景技術(shù)

井下瓦斯抽采主要包括成孔、封孔、聯(lián)孔等技術(shù)環(huán)節(jié)，其中以成孔技術(shù)最為關(guān)鍵，成孔深度及效率決定著瓦斯抽采的效率及范圍。目前，軟煤層鉆孔施工是瓦斯抽采的一項(xiàng)技術(shù)難題，軟煤層以Ⅲ類碎粒煤（煤堅(jiān)固性系數(shù)f=0.25~0.5）和Ⅳ類糜棱煤（f<0.3）為主，鉆進(jìn)過程中，受地應(yīng)力、瓦斯壓力及煤體構(gòu)造應(yīng)力等因素影響，鉆孔收縮嚴(yán)重，鉆進(jìn)過程中，鉆孔易堵塞，鉆進(jìn)阻力大，卡鉆、斷鉆現(xiàn)象頻發(fā)，致使鉆孔深度淺、鉆進(jìn)效率低、成孔率低，直接影響瓦斯的抽采范圍和抽采效率，間接影響煤層的開采效率、安全生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)效益。解決軟煤層鉆進(jìn)難題，應(yīng)從降低鉆進(jìn)阻力、提高排渣效率兩個(gè)方面著手，降低鉆進(jìn)阻力主要從改變鉆桿的截面形狀入手，提高排渣效率主要從鉆桿結(jié)構(gòu)、鉆進(jìn)速度、供風(fēng)量等方面入手。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種軟煤層鉆進(jìn)多翼內(nèi)凹開放式仿生降阻護(hù)孔鉆桿，利用鉆桿的多翼內(nèi)凹結(jié)構(gòu)提供護(hù)孔排渣通道，利用鉆桿表面的凸形或凹槽降低鉆進(jìn)阻力，實(shí)現(xiàn)了護(hù)孔排渣、低阻鉆進(jìn)作業(yè)。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：軟煤層鉆進(jìn)多翼內(nèi)凹開放式仿生降阻護(hù)孔鉆桿，包括多翼內(nèi)凹開放式凹連接件、多翼內(nèi)凹開放式中空桿體和多翼內(nèi)凹開放式凸連接件，所述多翼內(nèi)凹開放式凹連接件、多翼內(nèi)凹開放式中空桿體和多翼內(nèi)凹開放式凸連接件同軸向設(shè)置，多翼內(nèi)凹開放式凹連接件和多翼內(nèi)凹開放式凸連接件分別連接在多翼內(nèi)凹開放式中空桿體的兩端，多翼內(nèi)凹開放式凹連接件、多翼內(nèi)凹開放式中空桿體和多翼內(nèi)凹開放式凸連接件內(nèi)部軸向設(shè)有連通的流體通道；多翼內(nèi)凹開放式凹連接件、多翼內(nèi)凹開放式中空桿體和多翼內(nèi)凹開放式凸連接件的表面沿軸向方向設(shè)有至少兩條長槽，所有長槽均沿圓周方向均勻布置，長槽的橫截面為弧形結(jié)構(gòu)；多翼內(nèi)凹開放式凹連接件、多翼內(nèi)凹開放式中空桿體和多翼內(nèi)凹開放式凸連接件的圓周表面由長槽隔開形成高速旋轉(zhuǎn)鉆孔的弧形翼。

多翼內(nèi)凹開放式凹連接件、多翼內(nèi)凹開放式中空桿體和多翼內(nèi)凹開放式凸連接件的外圓周表面，或者多翼內(nèi)凹開放式中空桿體及多翼內(nèi)凹開放式凸連接件的外圓周表面，或者多翼內(nèi)凹開放式中空桿體及多翼內(nèi)凹開放式凹連接件的外圓周表面，或者多翼內(nèi)凹開放式中空桿體的外圓周表面均勻設(shè)置有仿生結(jié)構(gòu)，仿生結(jié)構(gòu)為凹槽和/或凸起。

本實(shí)用新型的鉆進(jìn)方法，包括以下步驟：

（1）、根據(jù)施工地點(diǎn)煤層瓦斯放散初速度Δp、堅(jiān)固性系數(shù)f、瓦斯壓力p確定采用不同的鉆桿；

（2）、在施工地點(diǎn)設(shè)置鉆機(jī)，將鉆桿安裝到鉆機(jī)上，鉆桿連接風(fēng)管或水管，開啟鉆機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)，待鉆進(jìn)到煤層預(yù)定設(shè)計(jì)深度后停鉆，退出鉆桿；

（3）、調(diào)整鉆機(jī)位置，對(duì)另一個(gè)鉆孔進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè)；

（4）、重復(fù)步驟（2）和（3）。

步驟（1）確定采用不同的鉆桿結(jié)構(gòu)的具體方式為：

當(dāng)瓦斯放散初速度Δp≥10、煤堅(jiān)固性系數(shù)f≤0.5、瓦斯壓力p≥0.74時(shí)，鉆桿設(shè)計(jì)為兩翼或三翼；當(dāng)瓦斯放散初速度Δp<10或煤堅(jiān)固性系數(shù)0.5<f≤1或瓦斯壓力p<0.74時(shí)，鉆桿設(shè)計(jì)為四翼或五翼；

當(dāng)瓦斯放散初速度Δp≥10、當(dāng)煤堅(jiān)固性系數(shù)f≤0.5、瓦斯壓力p≥0.74時(shí)，鉆桿表面凸起高度設(shè)置為5mm～15mm范圍內(nèi)，鉆桿表面凹槽深度設(shè)置為3mm～5mm范圍內(nèi)；當(dāng)瓦斯放散初速度Δp<10或煤堅(jiān)固性系數(shù)0.5<f≤1或瓦斯壓力p<0.74時(shí)，鉆桿表面凸起高度設(shè)置為0mm～8mm范圍內(nèi)，鉆桿表面凹槽深度設(shè)置為0mm～3mm范圍內(nèi)；

當(dāng)瓦斯放散初速度Δp≥10、當(dāng)煤堅(jiān)固性系數(shù)f≤0.5、瓦斯壓力p≥0.74時(shí)，鉆桿表面凸起或凹槽之間間距設(shè)置為10mm～50mm范圍內(nèi)；當(dāng)瓦斯放散初速度Δp<10或煤堅(jiān)固性系數(shù)0.5<f≤1或瓦斯壓力p<0.74時(shí)，鉆桿表面凸起或凹槽之間間距設(shè)置為20mm～100mm范圍內(nèi)。

步驟（2）在鉆進(jìn)過程中的具體技術(shù)參數(shù)為：